サイエンス
「時間は一つではない」を証明へ。原子時計が捉える「時間の量子重ね合わせ」の仕組み
アインシュタインの相対性理論と量子力学が交差する「時間の量子重ね合わせ」現象を、最先端のイオントラップ型原子時計で観測可能にする理論的枠組みが構築された。原子の運動と時計の内部時間が量子もつれを起こすことで生じる「コヒーレンスの喪失」を、時間が量子的に振る舞うシグナルとして利用し、検出感度を劇的に向上させることで次世代量子ネットワークや重力センサーへの応用が期待される。
別名: 圧縮状態
ハイゼンベルクの不確定性原理の制限内で、位置や運動量といった対になる物理量の一方のゆらぎを最小化する手法。本研究では、イオンの運動状態をスクイーズすることで、時間の進み方の重ね合わせを増幅し、測定可能なレベルまで引き出すために利用される。
アインシュタインの相対性理論と量子力学が交差する「時間の量子重ね合わせ」現象を、最先端のイオントラップ型原子時計で観測可能にする理論的枠組みが構築された。原子の運動と時計の内部時間が量子もつれを起こすことで生じる「コヒーレンスの喪失」を、時間が量子的に振る舞うシグナルとして利用し、検出感度を劇的に向上させることで次世代量子ネットワークや重力センサーへの応用が期待される。
米国とNISTの合同研究チームは、超精密イオン時計と真空中でのエネルギー操作を駆使し、量子力学の重ね合わせの原理を時間の流れに適用する理論体系を提唱した。この研究は、一つの時計が「速く進む時間」と「遅く進む時間」を同時に経験するという、これまでの物理学の常識を覆す可能性を示唆している。